package mapset;

// 二叉搜索树

public class BinarySearchTree {
    // 定义结点类
    static class TreeNode {
        public int val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;

        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    // 定义根结点
    public TreeNode root;

    /**
     * 查找key是否存在于二叉搜索树中:
     * 查找时定义一个cur变量指向当前的的结点位置
     * 找到就返回结点位置，找不到就返回空
     */
    public TreeNode search(int key) {
        TreeNode cur = this.root;
        while(cur != null) {
            if(cur.val < key) {
                cur = cur.right;
            } else if(cur.val > key) {
                cur = cur.left;
            } else {
                return cur;
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 插入的结点都在叶子结点位置：
     * 二叉搜索树中没有重复数据！所以插入相同数据时无法插入成功。
     * 需要定义一个存储上一个结点的节点变量parent，否则当cur走到空进行结点插入时无法得知上一个结点位置
     * 注意：插入结点：每次都是从根结点开始比较的。
     */
    public boolean insert(int key) {
        TreeNode node = new TreeNode(key);
        // 判断是否为空树
        if(this.root == null) {
            this.root = node;
            return true;
        }
        // 不为空就开始插入
        TreeNode cur = this.root;
        TreeNode parent = null;
        while(cur != null) {
            if(cur.val < key) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else if(cur.val > key) {
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            } else {
                // 有重复的就不能插入成功！
                return false;
            }
        }
        // 来到这儿说明cur为空，即应该要进行结点的插入:判断应该插入左边还是右边
        if(key > parent.val) {
            parent.right = node;
        } else {
            parent.left = node;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 删除结点：
     * 左右不为空的删除才是难点
     * 假设待删除结点是cur，待删除结点的双亲结点是parent
     */
    public void remove(int key) {
        TreeNode cur = root;
        TreeNode parent = null;
        while (cur != null) {
            if(cur.val > key) {
                parent =cur;
                cur = cur.left;
            } else if(cur.val < key) {
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else {
                // 找到了结点，开始删除操作
                removeNode(cur,parent);
                return;
            }
        }
    }
    // 进行删除
    private void removeNode(TreeNode cur, TreeNode parent) {
        // 1.删除结点的左子树为空：根结点、父亲结点的左子树、父亲节点右子树
        if(cur.left == null) {
            if(cur == root) {
                root = root.right;
            } else if(parent.left == cur) {
                parent.left = cur.right;
            } else {
                parent.right = cur.right;
            }
        } else if(cur.right == null) {
            // 2. 待删除结点的右子树为空
            if(cur == root) {
                root = root.left;
            } else if(parent.left == cur) {
                parent.left = cur.left;
            } else {
                parent.right = cur.left;
            }
        } else {
            // 3.待删除结点的左右子树均存在
            // 因为比较复杂，所以二叉搜索树的删除在这里使用了：替换删除的方法
            // 替换删除：找右子树里的最小值替换待删除的结点，但是此时其左子树一定是空的；或者找右子树最大值，则其左子树一定是空的
            // 定义所找要替换的结点为target，其父亲节点为targetParent。替换后要将该节点删除
            TreeNode targetParent = cur;
            TreeNode target = cur.right; // 定义了右边，寻找最小值（往左边走）
            while(target.left != null) {
                targetParent = target;
                target = target.left;
            }
            // 找到了左边为空的情况，开始替换+删除
            cur.val = target.val;
            // 注意这里还要分情况
            if(targetParent.left == target) {
                targetParent.left = target.right;
            } else {
                targetParent.right = target.right;
            }
        }
    }

    // 写一个中序遍历：
    public void inorder(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        inorder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        inorder(root.right);
    }
}
